基于FPGA的數(shù)字識別的實現(xiàn)二

01

背景知識

對于FPGA識別數(shù)字的基本算法知識請查看《基于FPGA的數(shù)字識別的實現(xiàn)》一文，對于數(shù)字位置的實時跟蹤的基本算法知識請查看《基于FPGA的實時移動目標的追蹤》一文。本節(jié)將基于FPGA的目標跟蹤以及統(tǒng)計學(xué)的特征統(tǒng)計來實現(xiàn)對數(shù)字的位置實時定位以及數(shù)字識別，不在局限于數(shù)字在屏幕中的位置，也不局限數(shù)字的大小。

02

基于FPGA的數(shù)字識別的實現(xiàn)

圖1 基于ov5640的FPGA實時數(shù)字識別系統(tǒng)

如圖1所示，我們圖像采集使用 ov5640 cmos  500W像素攝像頭，將采集到的彩色RGB圖像首先存入SDRAM中，然后由TFT顯示控制端讀出圖像數(shù)據(jù)，讀出RGB圖像數(shù)據(jù)后，我們首先進行RGB轉(zhuǎn)Ycbcr算法操作，然后對灰度圖像進行閾值分割，形成二值圖像，對二值數(shù)字圖像進行邊界追蹤的基礎(chǔ)上進行數(shù)字識別，最終將邊界顯示在TFT5寸屏幕上，將識別的數(shù)字信息顯示在數(shù)碼管上。

圖2 邊界追蹤數(shù)字識別的三大主要核心模塊

如圖2 所示，以TFT屏的顯示時序為基準，首先進行邊界追蹤，識別數(shù)字邊界后，我們在邊界的基礎(chǔ)上進行統(tǒng)計特征的數(shù)字識別。

圖3 邊界追蹤模塊

如圖3 所示，hcount為列計數(shù)器，vcount為行計數(shù)器，TFT_VS_fall和TFT_VS_rise分別是幀下降沿標志和幀上升沿標志，frame_cnt為幀計數(shù)器，hcount_l和hcount_r分別是識別后數(shù)字的左右邊界，vcount_l和vcount_r分別是數(shù)字的上下邊界。Th_flag_fall和th_flag_rise分別是灰度圖像閾值后的下降沿和上升沿標志。

圖4 數(shù)字識別模塊

如圖4 所示基本的邊界信息均來自數(shù)字邊界識別模塊，數(shù)字識別模塊主要的到數(shù)字統(tǒng)計學(xué)的兩橫一豎（x1,x2,y）與數(shù)字的交點信息，以及其他補充信息。

部分核心代碼：

/*

Module name:  digital_recognition.v

Description:  digital recognition

Data:         2018/04/17

Engineer:     lipu

e-mail:       137194782@qq.com

微信公眾號： FPGA開源工作室

*/

數(shù)字識別x1 ,x2,y核心代碼：

TFT顯示屏顯示代碼：

數(shù)字識別與數(shù)碼管顯示對接代碼：

結(jié)果展示

圖5 實驗原圖

圖6 邊界跟蹤數(shù)字識別6

圖7 邊界跟蹤數(shù)字識別7

圖8 邊界跟蹤數(shù)字識別4

圖9 邊界跟蹤數(shù)字識別5

展望

基于機器視覺的識別是走向人工智能的必然之路，字符的識別就是這條路的敲門磚。本次實驗的結(jié)果完成了無論數(shù)字大小，數(shù)字在屏幕中的位置均可正確識別?；诖?，可以開發(fā)人臉位置識別，人臉模板匹配識別，車牌識別等現(xiàn)如今比較火的機器視覺，人工智能等。